數據庫的發(fā)展

第一章數據庫系統簡介2提綱回溯——數據管理的發(fā)展階段數據庫模式數據模型數據庫系統的構成數據庫新方向3數據管理的發(fā)展階段考察要點各階段的技術及應用背景計算機應用范圍外存儲設備數據管理軟件各個階段的差別體現誰管理數據數據面向誰數據與應用的獨立性4數據管理的發(fā)展階段數據結構

邏輯結構數據之間存在的邏輯關系表、樹、圖、數組…物理結構數據在計算機內的存儲方式順序方式、鏈接方式…課程號課程名學分先修課1001數據結構410031002數據庫310011003PASCAL45數據管理的發(fā)展階段數據獨立性當數據的結構發(fā)生變化時，通過系統提供的映象（轉換）功能，使應用程序不必改變數據的物理獨立性當數據的存儲結構改變時，應用程序不必改變數據的邏輯獨立性當數據的邏輯結構改變時，應用程序不必改變6數據管理的發(fā)展階段數據語義語言：形式語義：內涵11010819800101001？莊子與惠子游于濠梁之上，莊子曰：“鰷魚出游從容，是魚之樂也?！被葑釉唬骸白臃囚~，安知魚之樂？”，莊子曰：“子非我，安知我不知魚之樂？”惠子曰：“我非子，固不知子矣；子固非魚也，子之不知魚之樂，全矣?！鼻f子曰：“請循其本。子曰‘女安知魚樂’云者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也。”7數據管理的發(fā)展階段人工管理階段（50年代中期以前）文件系統階段（50年代后期---60年代中期）數據庫系統階段（60年代后期開始）數據庫系統VS文件系統軟件發(fā)展趨勢數據庫系統的特點8人工管理階段背景計算機主要用于科學計算數據量小、結構簡單，如高階方程、曲線擬和等外存為順序存取設備磁帶、卡片、紙帶，沒有磁盤等直接存取設備沒有操作系統，沒有數據管理軟件用戶用機器指令編碼，通過紙帶機輸入程序和數據，程序運行完畢后，由用戶取走紙帶和運算結果，再讓下一用戶上機操作9人工管理階段特點用戶完全負責數據管理工作數據的組織、存儲結構、存取方法、輸入輸出等數據完全面向特定的應用程序每個用戶使用自己的數據，數據不保存，用完就撤走數據與程序沒有獨立性程序中存取數據的子程序隨著存儲結構的改變而改變磁帶的特點優(yōu)點：廉價地存放大容量數據缺點：順序訪問；1%所需，100%訪問10人工管理階段訪問訪問訪問數據1數據2數據n程序1程序2程序n11文件系統階段背景計算機不但用于科學計算，還用于管理外存有了磁盤、磁鼓等直接存取設備直接存取設備（DASD）無須順序存取由地址直接訪問所需記錄有了專門管理數據的軟件，一般稱為文件系統文件存儲空間的管理目錄管理文件讀寫管理文件保護向用戶提供操作接口12文件系統階段特點系統提供一定的數據管理功能存取方法（索引文件、鏈接文件、直接存取文件、倒排文件等）支持對文件的基本操作（增、刪、改、查等），用戶程序不必考慮物理細節(jié)數據的存取基本上以記錄為單位數據仍是面向應用的一個數據文件對應一個或幾個用戶程序數據與程序有一定的獨立性文件的邏輯結構與存儲結構由系統進行轉換，數據在存儲上的改變不一定反映在程序上13文件系統階段數據1數據2數據n存取方式程序1程序2程序n14文件系統階段數據與程序的獨立性差文件系統的出現并沒有從根本上改變數據與程序緊密結合的狀況，數據的邏輯結構改變則必須修改應用程序文件系統只是解脫了程序員對物理設備存取的負擔，它并不理解數據的語義，只負責存儲數據的語義信息只能由程序來解釋，也就是說，數據收集以后怎么組織，以及數據取出來之后按什么含義應用，只有全權管理它的程序知道。一個應用若想共享另一個應用生成的數據，必須同另一個應用溝通，了解數據的語義與組織方式15文件系統階段數據的共享性差，冗余度大數據面向應用即使不同應用程序所需要的數據有部分相同時，也必須建立各自的文件，而不能共享相同的數據數據孤立數據分散管理，許多文件，許多數據格式數據的不一致性由于數據存在很多副本，給數據的修改與維護帶來了困難，容易造成數據的不一致性16文件系統階段補貼系別姓名學號勞資科住址系別性別姓名學號房產科學位學分系別姓名學號學籍科學位出身年齡系別性別姓名學號人事科17文件系統階段數據查詢困難記錄之間無聯系應用自己編程實現對每個查詢都重新編碼數據完整性難于保證18數據庫系統階段背景計算機管理的數據量大，關系復雜，共享性要求強（多種應用、不同語言共享數據）外存有了大容量磁盤，光盤軟件價格上升，硬件價格下降，編制和維護軟件及應用程序成本相對增加，其中維護的成本更高，力求降低19數據庫系統階段特點有了數據庫管理系統面向全組織，面向現實世界獨立性較強由DBMS統一存取，維護數據語義及結構20數據庫系統階段數據庫觀點數據不是依賴于處理過程的附屬品，而是現實世界中獨立存在的對象數據1統一存取數據2數據n程序2程序1程序n21示例

S(SNO,SNAME,STATUS,CITY) P(PNO,PNAME,COLOR,WEIGHT,CITY) J(JNO,JNAME,CITY) SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY) S表示供應商，它的各屬性依次為供應商號，供應商名，供應商狀態(tài)值，供應商所在城市； P表示零件，它的各屬性依次為零件號，零件名，零件顏色，零件重量，零件存放的城市； J表示工程，它的各屬性依次為工程號，工程名，工程所在城市； SPJ表示供貨關系，它的各屬性依次為供應商號，零件號，工程號，供貨數量。供應商項目零件供應22示例查詢“北京的所有工程”“供應紅色零件給北京的工程的供應商”維護“不允許供應不存在的零件”23示例——基于文件系統文件系統如何來組織？分別組織幾個文件，存儲各類對象的記錄系統不支持文件間的聯系，由應用程序負責查詢表達及數據的維護24示例——基于數據庫系統數據庫系統（關系）數據統一按表結構存放，設為S，P，J，SPJ查詢：只需提查詢要求，由系統完成查詢過程

SELECTSNO FROMP,J,SPJ WHERESPJ.JNO=J.JNO ANDSPJ.PNO=P.PNO ANDJ.CITY=“BEIJING” ANDP.COLOR=“RED”

維護：應用提出完整性約束，系統自動檢查

CREATETABLESPJ(……, FOREIGNKEY(PNO)REFERENCESP(PNO),……)25數據庫系統vs文件系統文件系統的弱點記錄之間無聯系難于維護數據的完整性數據庫系統的用武之地有查詢整體數據結構化效率兩面觀運行效率開發(fā)效率26數據庫系統vs文件系統文件系統數據管理應用應用文件系統應用數據管理應用數據管理27軟件發(fā)展趨勢機器語言405060708090高級語言操作系統數據庫，網絡軟件開發(fā)工具軟件芯片軟件的發(fā)展史28軟件發(fā)展趨勢軟件開發(fā)正由編碼向集成轉變編碼集成19701990201029軟件發(fā)展趨勢機器與匯編語言 1950編譯語言 1960子程序數據庫服務 1985特定域對象庫 1990預定義的結構及解決方案商用對象庫 2000域標準，組件子程序服務30軟件發(fā)展趨勢軟件演變?yōu)榉誂SP（應用服務供應商）一般指通過網絡給企業(yè)提供租賃式應用軟件的服務，通過這些應用軟件，